长久以来,人们对火星寄予厚望,认为这颗距离地球最近且位于恒星宜居带内的行星,在遥远的过去可能与地球一样,曾经孕育过生命。这一设想激发了科学家们对火星是否存在生命现象的浓厚兴趣。
1976年,美国宇航局(nasa)首次实现了火星登陆,通过发射两艘“维京”号火星探测器,揭开了这颗红色星球的神秘面纱。在轨道探测器的深入观测下,火星呈现为一个布满粉红色天空、土壤干燥坚硬、气候严寒的荒芜世界。然而,在随后长达25年的探索中,科学家们在火星上陆续发现了疑似水的痕迹。
2010年,火星勘测轨道飞行器搭载的光谱成像仪捕捉到了火星表面季节性变化的神秘暗纹。经过研究,这些宽度可达5米、长度超过百米的深色条纹实际上是高氯酸盐溶解于液态水形成的沟壑。由此,nasa正式确认火星上存在液态水。然而,火星上的水究竟存在于何处,以及地表水为何消失,仍是个未解之谜。
据推测,火星在诞生后的某个时期,由于磁场逐渐消散,导致大气层受到太阳风侵蚀而丧失水分,水分可能散逸至太空,也可能下沉至地表以下或以固态形式储藏在低温区域。由于水对于生命的重要性不言而喻,火星存在水就意味着可能存在生命的可能。
尽管“好奇号”火星车曾在盖尔陨石坑区域发现疑似移动的物体,最终被证实为火星沙尘暴扬起的火山尘埃,以及“毅力号”发现的枯草状物体实为火星地表自然物质,火星表面的极端环境对于生命的存在构成了严峻挑战。然而,考虑到地球上生命可以在极端环境下生存的实例,科学家推测火星地表之下可能存在适应辐射环境的生命形式。
最新的nasa研究表明,火星上的生命痕迹可能隐藏在地表以下至少2米深的位置。然而,迄今为止,火星车的挖掘深度仅为几厘米。幸运的是,随着“毅力号”探测器的深入探索,一个富含科研价值的新样本采集点——杰泽罗陨石坑进入了人们的视野。
杰泽罗陨石坑直径约45公里,位于火星北半球的伊西迪斯平原,形成于30亿至40亿年前。陨石坑内检测到了源自火星深层的硅酸盐矿物质,并在陨石坑一侧发现了疑似古代河流入海口的冲积地貌特征,表明这里曾可能是一片宽阔水域。
在寻找火星生命痕迹的过程中,氨基酸作为生命存在的关键线索尤为重要,因为氨基酸是构成蛋白质的基础单元,而蛋白质是碳基生命的基本组成成分。虽然火星表面的氨基酸容易被太阳辐射破坏,但如果能在地表以下2米位置发现古老的氨基酸,将有力证明火星曾经拥有类似地球的宜居环境,包括丰富的大气层、液态水和稳定的磁场。
因此,2021年2月,“毅力号”火星车选择在光照充足的杰泽罗陨石坑着陆,展开了为期两年的火星探测任务。在陨石坑中,科学家们对名为“野猫岭”和“斯金纳岭”的两块岩石产生了极大兴趣,其中“野猫岭”岩石若是在盐水中形成,可能保存着类似化石的生命迹象及形成环境的信息。
“毅力号”火星车初步检测结果显示,岩石样本中含有硫酸盐矿物和芳烃环状碳分子,甚至可能保存有生命有机物质。但由于“毅力号”携带的设备检测精度有限,科学家计划通过一项宏大的“火星快递”计划,将采集到的样本送回地球进行更精密的实验室分析。
这项样本回收计划由nasa与欧洲航天局共同合作,分为四个步骤:第一步,毅力号火星车采集样本并将样本放置在火星表面;第二步,后续的“采集探测车”将收集并妥善封装这些样本;第三步,使用小型火箭将样本发射到预定轨道的回收舱;第四步,回收舱按照预定轨道返回地球,届时,地球上的科学家将有机会对这些珍贵的火星样本进行深入研究,揭示火星过去是否存在生命的秘密。
在这项艰巨的任务中,面临着几个核心难点。首要问题是,为了确保“毅力号”能够有效地搜寻含碳化合物,其机械臂装备了专门的拉曼光谱仪以及其他科学仪器和天气传感器,这使得整个探测器的重量达到了1,050千克。增重后的探测器在登陆火星过程中面临的“恐怖七分钟”降落风险显著增加,对精准操控技术和安全着陆系统的要求更为苛刻。
其次,确保收集到的火星样本不被地球物质污染是一项重大挑战。由于“毅力号”的使命是要搜集至少20份各不相同的样本,确保每一份样本都能清晰标识并确认其源自火星,以便地球科学家进行准确分析和鉴别。
再者,如何在样本返回地球的过程中,确保封装的火星物质不发生性质变化,并确保载有火星样本的返回舱能够安全地重返地球大气层并顺利着陆,避免火星物质泄漏并对地球生态环境构成潜在威胁,也是一个不容忽视的技术难题。万一携带了火星的微生物或其他生物体,后果不堪设想。
为了解决这些问题,科研团队精心制定了样本的密封、运输和消毒流程,并开发了先进的隔离和隔热材料,以保障这份横跨星际的“快递”能够平安抵达地球家园。为了实现这一目标,nasa计划在2026年前后发射一颗专门的返回式轨道飞行器,作为通信中继站和样品交接平台。而欧洲航天局则预计在2028年提供轨道转移服务及返回器,共同完成这次史诗般的火星样本回收任务。
经过漫长的旅程,预计这批珍贵的火星岩样将在2031年开始踏上返程,于2033年最终返回地球。由于技术难度大、成本高昂,这无疑将成为人类历史上最昂贵、最遥远、耗时最长的“快递”业务。
有观点认为,人类可能是从火星迁徙而来的。而在不久的将来,随着这批来自火星的特殊“包裹”被送入实验室,科学家们将对火星生命之谜进行更为深入的研究和探索。这些承载着火星信息的珍贵样本,也许就是揭开火星生命起源与演化的关键钥匙。